近些年,各地极端降雨事件频发,2012.7.21北京暴雨造成79人遇难,2021.7.20郑州暴雨造成全市292人遇难,47人失踪。类似事件,近些年反复出现,无不触目惊心!由此,暴雨重现期这个专业术语从学术界、工程界,已经普及到了普通大众。
这些极端降雨,按当前业已成为学术界、工程局共识的成熟的暴雨数理统计方式,很容易计算出来,是超百年一遇、超千年一遇。比如,郑州市气象局和河南省水利厅对2021.7.20郑州暴雨的定性分别为“超千年一遇”和“5000年一遇”。这虽然有点超出感性认知范畴,但是,这是符合当前的暴雨数理统计规律的。
而近一二十年发生的事,从“重新期”字面意思怎么就变成“百年、千年一遇了?”,普通大众往往觉得是难以接受的。
查找了若干手册规范后,我发现《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》(住建部、国家气象局,2014年4月)和《城市排水工程设计——暴雨强度公式编制技术指南(第1版)》(2013年)给出的暴雨重现期的定义非常明确。暴雨重现期,是指某一强度的暴雨重复出现的统计平均时间间隔,以年(a)计。
这里强调了暴雨重现期,所体现的暴雨发生的时间变化的规律。但是,这里面忽略了一个重要因素——空间因素。
当前的普遍做法,是以某个国家级气象站及其周围临近区域低等级的气象站,自有气象记录以来的降雨数据进行数理统计分析后来确定暴雨重现期。由此,一个个城市的暴雨强度公式腾空出世。目前,几乎每个城市都有一个暴雨强度公式。近些年一些中小城市也都积累了20~30年,甚至时间更久远的的气象记录数据,所以也都编制了自己的暴雨强度公式,来推算不同重现期下的降雨强度。
而被忽略的空间因素恐怕成了暴雨重新期的魔咒。由于未充分考虑空间因素的影响,造成暴雨重现期这一命题的底层逻辑可能有问题。
如果扩大区域范围是什么效果呢?
郑州20.7.21的16-17时1小时最大降雨201.9mm固然打破了很多记录,但24小时最大降雨467mm,并不是稀罕事,是一个非常简单的例子,根据《河南省暴雨参数图集》(河南省水文水资源局,2005年12月)河南省实测24小时历史最大点雨量,与之接近或者远远超过的,比比皆是。
例如:
济源市曹村1958.7.16的24h最大降雨是600mm;
安阳市林州市口上1996.8.3的24h最大降雨是771.5mm;
新乡市辉县市西寨山1996.8.3的24h最大降雨是446mm;
新乡市延津县胙城2000.7.5的24小时最大降雨为530mm;
洛阳市伊河石锅镇站1982.7.29的24h最大降雨是734.3mm;
驻马店市泌阳林庄1975.8.4的24小时最大降雨为1060mm;
周口太康县逊母口1997.7.16的24小时最大降雨为431.5mm;
漯河市源汇区问十1975.8.6的24小时最大降雨为474.7mm;
驻马店市西平县陈坡寨1975.8.6的24小时最大降雨为581.3mm;
平顶山市鲁山县昭平台1971.6.28的24小时最大降雨为461.5mm。
这只是比较典型的有气象记录以来的24小时降雨的最大值,除了郑州、开封市外,在新乡、焦作、平顶山、驻马店、洛阳等市24h小时降雨的最大值达到400mm以上的数据,还有很多。
可见郑州20.7.21的24小时最大降雨467mm,把空间尺度稍微拉大一点,就不是超百年或者千年一遇的。
这里面就有一个底层逻辑问题,按当前的暴雨重新期的计算方式,空间尺度过于狭小。若说百年一遇、千年一遇,起码得有超百年和千年的气象记录数据才有一定说服力。而目前还没有这么长的气象数据记录。
所以,可以用空间换时间!!!
因为,降雨在一定区域内发生的具体地点也是随机的。而在地形地貌和气候接近的一定区域内,降雨云团具体聚集到哪个点,在哪个点形成强降雨,是完全随机的。
所以,暴雨重现期的计算,不应该以某个国家气象站及其临近区域这么一个非常狭小的“点”作为空间尺度,而应该把空间尺度放大到地形地貌和气候特征基本接近的整个地区。
比如东北平原区、黄淮海平原区、关中平原区、四川盆地、南阳盆地、江汉平原区等等。一方面,在这些典型区域内,不同具体地点之间的地形地貌和气候条件是基本接近的,极端降雨具体发生在哪个点,从理论上和感性认识上,都是随机发生的。另一方面,这些典型区域往往是人类生活、生产的聚集点,形成了村庄、城镇乃至当前体量越来越大的超大规模城市和城市群,这些区域可以说是文明的发源地和当前我国很多人口的关键聚集地。
这些区域内的所有城市的所有气象站的极值记录,都应该纳入暴雨重现期计算范畴内。由此,对暴雨公式、暴雨雨型等进行修正,可极大地减少“百年或者千年一遇降雨频繁发生”而超出人类感性认知范畴。
由此,整个学术界、工程界,可能要来一次排水、除涝、防洪的相关标准的底层逻辑或者说是基本范式的更新!!!